陳冰

摘要：隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷進(jìn)步，CAD技術(shù)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，給社會(huì)帶來(lái)的影響非常深遠(yuǎn)。本文中，筆者首先分析了CAD技術(shù)的基本概念，然后詳細(xì)分析了CAD技術(shù)在機(jī)械工程設(shè)計(jì)中的發(fā)展，最后重點(diǎn)探究了CAD技術(shù)在機(jī)械工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，從中對(duì)CAD技術(shù)有了更好的認(rèn)識(shí)，希望能夠?yàn)榻窈蟮南嚓P(guān)研究提供一定的參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：CAD技術(shù)；機(jī)械工程設(shè)計(jì)；發(fā)展與應(yīng)用

0.引言

近些年來(lái)，計(jì)算機(jī)技術(shù)和電子技術(shù)的發(fā)展步伐越來(lái)越快，各種高新技術(shù)逐漸應(yīng)用于社會(huì)各行各業(yè)中，對(duì)社會(huì)各行業(yè)的發(fā)展起到了巨大的推動(dòng)作用。在計(jì)算機(jī)技術(shù)和電子技術(shù)急劇發(fā)展的背景下，CAD技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，經(jīng)過(guò)不斷的發(fā)展和完善，其功能也越來(lái)越全，已經(jīng)廣泛地應(yīng)用在機(jī)械制造、建筑設(shè)計(jì)、汽車行業(yè)等領(lǐng)域中，特別是在機(jī)械工程設(shè)計(jì)領(lǐng)域，CAD技術(shù)的出現(xiàn)和應(yīng)用，為設(shè)計(jì)人員帶來(lái)了極大的便利，促進(jìn)了行業(yè)領(lǐng)域的快速發(fā)展。

1.CAD技術(shù)的基本概述

何為CAD？所謂CAD，是計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的英文簡(jiǎn)稱。CAD技術(shù)指的是在設(shè)計(jì)過(guò)程中，利用計(jì)算機(jī)作為工具，幫助設(shè)計(jì)師進(jìn)行設(shè)計(jì)的一切實(shí)用技術(shù)的總和。當(dāng)前，CAD技術(shù)具有極其廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，如三維幾何圖形體的建模、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、機(jī)械工程設(shè)計(jì)等，CAD技術(shù)都發(fā)揮著極其重要的作用。

CAD技術(shù)起源于上個(gè)世紀(jì)60年代，受到計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展的影響，直到70年代，其發(fā)展速度仍舊比較緩慢。進(jìn)入80年代之后，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展，CAD技術(shù)水平也得到了飛快的提升，逐漸進(jìn)入實(shí)用化階段，并開(kāi)始應(yīng)用于各領(lǐng)域中。我國(guó)對(duì)于CAD技術(shù)的應(yīng)用推廣開(kāi)始于20世紀(jì)70年代末期，經(jīng)過(guò)近40年的發(fā)展，我國(guó)的CAD技術(shù)水平已經(jīng)達(dá)到了一定的高度，出現(xiàn)了中望CAD為代表的國(guó)產(chǎn)CAD軟件群體。

2.CAD技術(shù)在機(jī)械工程設(shè)計(jì)中的發(fā)展

CAD技術(shù)一直處在不斷的更新當(dāng)中，并不斷改進(jìn)和創(chuàng)新，功能逐漸趨于完善。在今后的發(fā)展過(guò)程中，為了適應(yīng)時(shí)代的發(fā)展，CAD技術(shù)會(huì)朝著標(biāo)準(zhǔn)化、智能化、集成化以及虛擬化的方向不斷發(fā)展。

2.1CAD技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展

CAD技術(shù)軟件不斷涌現(xiàn)，常見(jiàn)的如Auto CAD、UG、Pro/Engineer等。各種軟件利用自身獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)吸引著各層面的用戶群，但是各軟件之間的相容性和兼容性并不高，這在一定程度上限制了機(jī)械工程設(shè)計(jì)領(lǐng)域的內(nèi)部交流，影響了CAD技術(shù)資源的開(kāi)發(fā)和共享。鑒于該種情況的存在，要想有所突破就應(yīng)當(dāng)實(shí)現(xiàn)CAD軟件數(shù)據(jù)模型與交換資源格式的標(biāo)準(zhǔn)化，這樣就能夠讓使用不同CAD軟件的用戶進(jìn)行信息交流，有利于機(jī)械工程設(shè)計(jì)水平的提升。

2.2CAD技術(shù)的集成化發(fā)展

現(xiàn)階段，機(jī)械工程設(shè)計(jì)中，各種高新技術(shù)不斷應(yīng)用于其中，有點(diǎn)“各自為戰(zhàn)”的味道，在機(jī)械工程設(shè)計(jì)行業(yè)不斷發(fā)展的背景下，這些單純的CAD技術(shù)無(wú)法滿足行業(yè)發(fā)展的需要，CAD技術(shù)必須要集工程分析、工藝分析、產(chǎn)品制造等功能于一身，滿足機(jī)械工程設(shè)計(jì)行業(yè)的發(fā)展要求，讓整個(gè)設(shè)計(jì)工作的開(kāi)展更加簡(jiǎn)單、更加快速。就當(dāng)前CAD技術(shù)發(fā)展的情況來(lái)看，不少軟件已經(jīng)具備了一定的集成功能，CAD技術(shù)的集成發(fā)展，有利于工作效率的提升。

2.3CAD技術(shù)的智能化發(fā)展

CAD技術(shù)的智能化是一種必然趨勢(shì)，CAD技術(shù)智能化的實(shí)現(xiàn)，能夠使得設(shè)計(jì)人員擺脫傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法的束縛。在進(jìn)行機(jī)械產(chǎn)品模型設(shè)計(jì)的時(shí)候，可以通過(guò)特征造型與參數(shù)的設(shè)計(jì)，最大限度的使得設(shè)計(jì)人員思維的自由發(fā)揮，無(wú)需對(duì)其內(nèi)在聯(lián)系加以考慮，減少設(shè)計(jì)人員的工作量，保證產(chǎn)品設(shè)計(jì)的可行性。以三維CAD軟件為例，在進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)人員可以直觀地觀察設(shè)計(jì)的產(chǎn)品，及時(shí)發(fā)現(xiàn)不足之處，有利于產(chǎn)品性能的改善和創(chuàng)新。

2.4CAD的虛擬化發(fā)展

何為虛擬技術(shù)？所謂虛擬技術(shù)簡(jiǎn)言之就是建筑設(shè)計(jì)人員在虛擬環(huán)境下進(jìn)行產(chǎn)品的創(chuàng)造，同時(shí)以模擬操作的形式對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量、結(jié)構(gòu)等方面的內(nèi)容進(jìn)行檢驗(yàn)。虛擬技術(shù)的出現(xiàn)，最大的一個(gè)特點(diǎn)就是不再需要對(duì)原產(chǎn)品進(jìn)行檢測(cè)評(píng)估，而是對(duì)模擬模型進(jìn)行測(cè)試和優(yōu)化。虛擬技術(shù)的應(yīng)用，已經(jīng)解決了很多機(jī)械工程設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題，減少了不必要的浪費(fèi)，降低了工程建設(shè)成本?，F(xiàn)階段，CAD技術(shù)已經(jīng)運(yùn)用了新型技術(shù)，虛擬技術(shù)就是其中之一，隨著虛擬技術(shù)的應(yīng)用越來(lái)越廣，該技術(shù)在不久的將來(lái)定將得到更加廣泛的應(yīng)用。

2.5CAD技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，科學(xué)技術(shù)水平的不斷提升，計(jì)算機(jī)技術(shù)和電子商務(wù)技術(shù)也獲得了快速發(fā)展，在這樣的大背景下，CAD技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)化趨勢(shì)不可避免。CAD技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)化主要有兩點(diǎn)優(yōu)勢(shì)：首先，CAD技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)化可以加快產(chǎn)品二維圖紙的傳輸，滿足機(jī)械工程設(shè)計(jì)企業(yè)的要求；其次，CAD技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)化能夠通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)好友交流企業(yè)的動(dòng)態(tài)三維模型，這種網(wǎng)絡(luò)化的協(xié)同辦公模式最大限度地節(jié)約了企業(yè)的運(yùn)營(yíng)成本，同時(shí)還提升了產(chǎn)品研發(fā)的速度，在保證產(chǎn)品質(zhì)量方面也起到了重要的作用。

3.GAD技術(shù)在機(jī)械工程設(shè)計(jì)中的具體應(yīng)用

3.1計(jì)算機(jī)輔助繪圖

CAD技術(shù)在機(jī)械工程設(shè)計(jì)的應(yīng)用中，計(jì)算機(jī)輔助繪圖是最早的應(yīng)用，同時(shí)還是其CAD技術(shù)的基本功能。在傳統(tǒng)的手工繪圖中，工作量大，任務(wù)繁重，不僅工作效率受到影響，繪制出的圖紙美觀性和質(zhì)量還不一定合格。通過(guò)CAD技術(shù)，利用自帶的圖形庫(kù)和繪圖命令，能夠提升繪圖的工作效率，還能夠保證繪圖的清晰度和整潔度，確保圖紙的質(zhì)量在較高水準(zhǔn)。

3.2計(jì)算機(jī)輔助建模

當(dāng)前，計(jì)算機(jī)輔助建模在機(jī)械工程設(shè)計(jì)中應(yīng)用非常頻繁，作用非常顯著。利用三維CAD軟件，設(shè)計(jì)人員可以直接根據(jù)自己的設(shè)想構(gòu)建出產(chǎn)品的立體模型，在規(guī)格、尺寸以及結(jié)構(gòu)方面都是真實(shí)的，可行性非常高，提升了模型設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性。利用三維CAD軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，可以非常直觀地發(fā)現(xiàn)原始設(shè)計(jì)中的不合理之處，三維CAD軟件很好的解決了這一問(wèn)題，設(shè)計(jì)人員只要將已經(jīng)建立好的模型裝配在一起就能夠立刻發(fā)現(xiàn)不合理之處，并及時(shí)進(jìn)行改進(jìn)，極大地提升了設(shè)計(jì)的效率和質(zhì)量。

3.3工程分析和結(jié)構(gòu)優(yōu)化

機(jī)械工程設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要對(duì)產(chǎn)品的力學(xué)特征進(jìn)行分析，同時(shí)還需要對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化。在有限元分析、動(dòng)力學(xué)分析理論和實(shí)踐不斷發(fā)展的前提下，CAD技術(shù)的應(yīng)用也需要隨之發(fā)展，在動(dòng)力分析和結(jié)構(gòu)優(yōu)化等功能上不斷拓展。如今，已經(jīng)有大部分的CAD軟件可以提供與ansys等有限元分析軟件的接口，設(shè)計(jì)師導(dǎo)入產(chǎn)品模型到有限元分析中，可以直接利用三維CAD技術(shù)實(shí)現(xiàn)，在給定的負(fù)載下對(duì)產(chǎn)品模型進(jìn)行工程分析，結(jié)合工程分析的結(jié)果，對(duì)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)進(jìn)行一定的優(yōu)化。

4.結(jié)語(yǔ)

總而言之，CAD技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用，極大地促進(jìn)了機(jī)械工程行業(yè)的發(fā)展，毫不為過(guò)的講，CAD技術(shù)對(duì)機(jī)械工程設(shè)計(jì)而言是一次技術(shù)上的革命。通過(guò)CAD技術(shù)的應(yīng)用，機(jī)械工程設(shè)計(jì)的周期不斷縮短，效率不斷提升，產(chǎn)品設(shè)計(jì)創(chuàng)意十足。在今后的發(fā)展過(guò)程中，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)水平的不斷提升，CAD技術(shù)也將不斷完善，對(duì)機(jī)械工程設(shè)計(jì)的推動(dòng)作用也將體現(xiàn)的更加明顯。